[实用新型]气囊式平面压力装置

说明书

本实用新型属于一种压力加工装置，特别是质子交换膜燃料电池的压力加工装置。

质子交换膜燃料电池在发电时无污染、噪音低、具有无腐蚀、启动快、制备容易、维修简单、功率密度大、发电效率高、使用寿命长等许多优点。因此，在交通工具、发电设备、军事、潜艇、航天和航空等各个领域中均有着广阔的应用前景。

质子交换膜燃料电池是气-固反应，质子交换膜燃料电池电堆通常要有几十片或上百片的单膜电池串联组成。质子交换膜燃料电池通常所用的燃料(氢气和氧气)若在电堆里泄漏混合后会造成爆炸的危险。因此，密封与组装一直是制备燃料电池电堆(大功率的燃料电池电堆)的关键技术。

在实验室里，通常实验所有的燃料电池的活性面积很小(5-10平方厘米)，并且是单膜电池。传统的，简单的密封与组装技术，即在电池端板的四周穿有数条螺栓，然后用扳手将螺栓上紧就足以解决问题。然而，对于那些大功率的燃料电池，这种传统的，简单的组装技术便会立刻遇到问题。因为大功率的燃料电池电堆的活性面积通常都在200平方厘米以上，而且电堆一般都是由几十片或几百片的单膜电池串联组成，简单地，机械地上紧螺栓，极易使气体导流板或膜电极集合体受力不匀而损坏。因此，目前在国际上对大功率的燃料电池的电堆，都是使用内气囊组装法或内穿孔组装法的技术来密封和组装的。所谓内气囊法，即在燃料电池的端板内放置了一个气囊。当电池里的膜电极和气体导流板排列整齐后，将气囊内充入一定量的气体(氮气)或一定量的液体如水，整个燃料电池便会在一定的压力下组合成一个整体(电堆)，从而达到密封与组装的目的。此法最大的优点是使气体导流板及膜电极表面上的受力均匀。在一般情况下，气体导流板和膜电极决不会因受力不匀而损坏。然而此法最大的缺点是使本来已为燃料电池气瓶(氢气瓶、氧气瓶)而伤脑筋的用户又增添了一道麻烦，即携带氮气瓶。此外，气囊通常是由橡胶制成，在一定的温度下，随着时间的推移橡胶将会老化、穿孔，从而导致密封的失败。内穿孔组装法是加拿大巴拉德公司的最新发明。此组装法是将紧固燃料电池电堆的螺栓从气体导流板及膜电极的中间穿过。这样，在紧固电堆螺栓时，基本上可以保证电堆里的气体导流板和膜电极表面上的受力均匀。此法的优点是在基本保证了气体导流板和膜电极集合体受力均匀的条件下而省去了内气囊组装法所必需的氮气瓶。然而，将紧固螺栓从电堆的中间穿过，不仅使得气体导流板和膜电极集合体的设计和制备更加复杂化而且减少了电极应有的有效活性面积。

本实用新型的目的在于解决上述现有技术的不足，从而提供一种可对电池均匀施压、提高电池的组装质量和生产合格率，并可相应简化电池结构的气囊式平面压力装置。

本实用新型的目的是通过如下方式实现的：

该电池由压板(1)、可充气的气囊(3)、活动的推板(4)和底部平台(2)组成。电堆位于推板(4)和平台(2)之间，其中：压板(1)下端开有平凹槽，槽内带有一个可充气的气囊(3)，气囊(3)下带有一活动的推板。在组装质子交换膜燃料电池时推板与电堆(6)一侧的压板(7)相贴。

工作时，向气囊充气(氮气)，气囊下的推板即可将电堆均匀压紧，紧固电堆两侧的螺栓，即可将电池组装完毕。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

由于增设了气囊，施压时电堆受力均匀，提高了电池组装质量，并可省支电池内部气囊，压缩电池的体积，简化电池的结构并相应增加电池的有效活性面积，降低了加工成本。与现有的内气囊及内孔组装装置相比，本实用新型既保证了加工质量又简化了设备结构。

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述：

图1是本实用新型结构图

在图1中：(1)压板；(2)平台；(3)气囊；(4)活动推板；(5)管路。

本实用新型工作原理见图1，组装设备由外气囊及组装平台组成。和内气囊组装法的设计相反，气囊不是安置在燃料电池内而是安置在燃料电池外(组装平台的上方)。与外气囊组装法相对应，燃料电池的压板外端必须设计成＂T＂字、＂I＂字或＂U＂字型结构，以便在气囊的推板压紧燃料电池电堆后，电堆上的螺栓可以轻松地上紧。同时在燃料电池的压板内放置一片橡胶垫及在电堆的紧固螺栓上放有多片弹簧圈，以保证电堆的受力得以足够的均匀缓冲。此组装法是在燃料电池电堆的气体导流板和膜电极集体排列整齐后放在组装平台上，然后在组装平台上方的气囊充一定量的气体，如氮气，气囊前面的推板即可将电堆均匀地压紧，然后再将电堆四周的螺栓轻轻上紧(注意，每根螺栓的受力必须相同！)，最后除去外气囊，电堆组装完毕。当电堆的功率不是很大时，如在2千瓦以下，用比较精密的小型平板压力机取代外气囊也可以达到类同的效果。显而易见，采用外气囊法密封和组装燃料电池电堆既可以达到内气囊组装法的效果又不需要将气囊安置在电堆内；同时，此法又不需将螺栓从电堆的中间穿过，因而没有内穿孔组装法的缺陷。